算法与程序设计(高中)复习资料

主题一 利用计算机解决问题的基本过程

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1、了解利用计算机解决问题的基本过程

2、了解问题分析与算法设计之间的关系

3、了解算法的基本特征

4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法

5、了解程序设计语言产生与发展过程

考点注解

1、了解利用计算机解决问题的基本过程

一般来说，用计算机解决一个具体问题时，大致经过以下几个步骤：首先要从具体问题抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法，最后编出程序进行测试调整直道到最终解答。寻求数学模型的实质就是分析问题，从中提取操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学的语言加以描述。 2、了解问题分析与算法设计之间的关系

任何一个问题必须弄清楚其内容、性质、规模，才能找到解决问题的方法，所以分析问题就是要确定用计算机做什么，接下来，就解决怎么做的问题，也就是算法。 算法就是解决问题的方法与步骤。有了算法才能转化成指令代码，计算机才能按照指令代码一步一步去执行，直到得到问题的解。 算法是程序设计的灵魂，算法独立于任何一种程序设计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。

一个问题，可能有多种算法 ，应该通过分析、比较、挑选一种最优的算法。一个好算法必须用到科学的方法 ，应该好好学习各学科处理问题的科学方法。 3、了解算法的基本特征

一个算法应该具有以下特征：

1）有穷性：一个算法必须保证它的执行步骤是有限的，即它是能终止的。

2）确定性：算法中的每一个步骤必须有确切的含义，而不应当是模糊的，模棱两可的。 3）可行性：算法的每一步原则上都能精确运行

4）有零个或多个输入：所谓输入是指算法在执行时需要从外界获得数据，其目的是为算法建立某些初始状态。如果建立初始状态所需的数据已经包含在算法中了，那就不再需要输入了。 5）有一个或多个输出：算法的目的是用来求解问题的，问题求解的结果应以一定的形式输出。 4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法

一个算法可以用多种不同的方法来描述。一般用自然语言、流程图、伪代码描述。 1）自然语言

自然语言是人们日常所用的语言，如汉语、英语、德语等。用自然语言描述算法符合我们的表达习惯，并且容易理解。缺点：书写较烦、不确定性、对复杂的问题难以表达准确、不能被计算机识别和执行。

用自然语言描述一下解决以下问题的算法：借助一个空杯将一杯橙汁和一杯可乐互换所盛放的杯子。

(1) 橙汁倒入空杯；

(2) 可乐倒入刚空出的杯子； (3) 橙汁倒入刚倒出可乐的杯子 2）流程图

流程图是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。也称为程序框图，它是算法的一种图形化表示方法。优点：形象、直观、容易理解。

由键盘输入一个任意值作为 n ，求1到 n 的累加值。

用流程图的方法描述一下求一元二次方程ax2+bx+c=0 （其中a≠0 ）的实数解的算法。Input 三个实数值（其中a≠0 ）To a,b,c

d=b^2-4*a*c

If d 大于等于0 Then

X1= （-b-d ）/2*a

X2= （-b+d ）/2*a

输出X1和X2的值

Else

输出方程无实数解

3）伪代码

伪代码是介于自然语言和计算机程序语言之间的一种算法描述。

优点：简洁、易懂、修改容易

缺点：不直观、错误不容易排查

比如：

IF 九点以前THEN

do 私人事务；

ELSE 9点到18点THEN

工作；

ELSE

下班;

END IF

这样不但可以达到文档的效果,同时可以节约时间. 更重要的是,使结构比较清晰,表达方式更加直观.

5、了解程序设计语言产生与发展过程

程序设计语言泛指一切用于书写计算机程序的语言。

计算机语言的发展经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的历程，如图1-1所示。1）机器语言（Machine Language

）

计算机使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制编码方式是计算机语言的基础。计算机发明之初，科学家只能用二进制数编制的指令控制计算机运行。每一条计算机指令均由一组“0”、“1”数字，按一定的规则排列组成，若要计算机执行一项简单的任务，需要编写大量的这种指令。这种有规则的二进制数组成的指令集，就是机器语言（也称为指令系统）。不同系列的CPU，具有不同的机器语言，如目前个人计算机中常用AMD公司的系列CPU和Intel公司的系列CPU，具有不同的机器语言。

机器语言是计算机唯一能识别并直接执行的语言，与汇编语言或高级语言相比，其执行效率高。但其可读性差，不易记忆；编写程序既难又繁，容易出错；程序调试和修改难度巨大，不容易掌握和使用。此外，因为机器语言直接依赖于中央处理器，所以用某种机器语言编写的程序只能在相应的计算机上执行，无法在其他型号的计算机上执行，也就是说，可移植性差。

2）汇编语言（Assemble Language）

为了减轻使用机器语言编程的痛苦，20世纪50年代初，出现了汇编语言。汇编语言用比较容易识别、记忆的助记符替代特定的二进制串。下面是几条Intel80x86的汇编指令：ADD AX , BX ；表示将寄存器AX 和 BX 中的内容相加，结果保存在寄存器AX中。

SUB AX , NUM ；表示将寄存器AX中的内容减去NUM，结果保存在寄存器AX中。

MOV AX , NUM ；表示把数NUM保存在寄存器AX中。

通过这种助记符，人们就能较容易地读懂程序，调试和维护也更方便了。但这些助记符号计算机无法识别，需要一个专门的程序将其翻译成机器语言，这种翻译程序被称为汇编程序。汇编语言的一条汇编指令对应一条机器指令，与机器语言性质上是一样的，只是表示方式做了改进，其可移植性与机器语言一样不好。总之，汇编语言是符号化的机器语言，执行效率仍接近于机器语言，因此，汇编语言至今仍是一种常用的软件开发工具。

3）高级语言

尽管汇编语言比机器语言方便，但汇编语言仍然具有许多不便之处，程序编写的效率远远不能满足需要。1954年，第一个高级语言—FORTRAN问世了。高级语言是一种用能表达各种意义的“词”和“数学公式”按一定的“语法规则”编写程序的语言，也称为高级程序设计语言或算法语言。半个多世纪以来，有几百种高级语言问世，影响较大、使用较普遍的有FORTRAN、A LGOL、COBOL、BASIC、LISP、SNOBOL、PL/1、Pascal、C、PROLOG、Ada、C++、Visual C++、Visual Basic 、Delphi、Java等。高级语言的发展也经历了从早期语言到结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言的